隐身那些事儿——讲述隐身技术发展及应用的故事

万磁王

　　F-22 首架生产型于 2005 年底交付，由于苏联解体冷战结束，美国空军在全球面临的威胁降低，加上本身研发制造成本剧增等原因，F-22 的计划生产数量多次调减，从最初的 750 架一直削减到了 187 架（4 架已坠毁），按照美国方面评估，这个数量应该可以满足支持同时开展两场中等烈度地区性战役的需要。在美军历次举行的演习中，F-22 取得了令人难以置信的骄人战绩，例如对 F-15、F-16、F/A-18 等机型 0：144 的交换比；在对欧洲战机 EF-2000 和阵风的对抗演习中，只在近战和限制过载的情况下有过被“击落”记录；另一次是在对抗 EA-18G“咆哮者”时，据称被对手利用电子对抗手段抢到先机并“击落”。

图 7、EA-18G 在演习中曾击败过 F-22，左图为在 HUD 中显示锁定 F-22 的情形

　　F-22 自服役以来至今经历了增量 2、增量 3.1、增量 3.2 等多次系统升级和 4 次武器能力更新，包括战术数据链从 IFDL 到 TTNT(增强 Link-16)、MADL（多功能先进数据链，与 F-35、B-2 通用）的升级，APG-77 雷达增加合成孔径（SAR）功能实现对地面机动目标的成像分辨和精确打击能力，增加电子攻击能力，优化武器投放能力（超音速状态下投放空-空和空-面武器）等。其中增量 3.2 计划分为多个阶段：阶段A预计在 2014 年完成，主要针对雷达、通讯数据链和电子对抗设备等升级；阶段 B 计划 2018 年完成，将使全部 183 架 F-22 具备使用 AIM-9X 和 AIM-120D（增程型，有效射程>180公里）的能力，阶段 C 尚未定义完成。研究中的后续计划还包括升级 AN/AAR-56 导弹发射探测系统，并加载类似 F-35 的全向态势感知和红外搜索跟踪系统（SAIRST），综合战斗力将进一步得到完善和提高。

图 8、近期经过升级的 F-22 已经具备了使用发射 AIM-9X 的能力

　　总体来看，隐身性能是 F-22 克制现役其他三代战机的最大技术优势之一，即使是依靠机载电子设备和武器升级改进的三代半战机，综合起来也不具备对抗 F-22 的能力。一般的观点认为，唯有在借助更先进的反隐身探测技术发现 F-22 的大致方位的情况下，借助电子干扰压制等手段，设法逼近搜索锁定（瞬时 LPI 探测或红外多谱段无源探测等，近距离锁定），或者在其开机状态下依靠无源探测技术快速定位和攻击，才有可能在一定程度上实现与 F-22 的对抗和遏制。但实际战争中战场环境十分复杂，态势瞬息万变，各种技术手段层出不穷，因此这类战术的有效性还很难准确预测，而且在找到切实可行的对抗措施和方法前，很可能首先要付出较为沉重的代价。装备相近技术水平的隐身战机，并就隐身技战术和对抗方法进行模拟演练和研究，同时提前做好关键区域反隐身雷达网的部署和准备，有可能是对抗隐身战机威胁的唯一途径。对于美军在全球的任何一个对手来说，在具备同等水平的战机和战术支援体系前，F-22 绝对是这个世界上最强大和最难以对付的战斗机。

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F-35“闪电”
　　F-35 的研制源自 JSF 计划，该计划是由美国 20 世纪 80 年代的“通用低成本轻型战斗机”（CALF）和“联合先进攻击技术”（JAST）计划合并演变而来。CALF 计划主要为海军陆战队研究一种具备短距起飞和垂直降落能力（STOVL）的轻型战机，替代其使用的  F-16“战隼”。后来在洛克希德的游说下，1992 年空军和海军陆战队同意联合研制一款具有先进短距起飞和垂直降落能力的通用经济型轻型战斗机，这也是后来  F-35B 和 F-35A 区分的由来。JAST 计划是美国国防部 1993 年在取消多用途战斗机（MRF）、海军  A-12 及后续 A/F-X 先进攻击机计划后提出的一项替代计划，目标是开发一种三军通用的联合攻击机系列（延续了此前低成本联合攻击机JAF三军通用的思路），替换几种已经老旧的美制（F-16、A-6、A-10 等）和英制战机（鹞/海鹞/AV-8B）。考虑到 CALF、JAST、JAF 等计划相互重叠，1994 年 10 月美国国会将几项计划合并到了 JAST 计划，新计划将发展一个三种型别的通用飞机家族，包括美国空军和英国皇家空军使用的常规起降型（CTOL），美国海军的舰载型（CV），以及美国海军陆战队和英国皇家海军使用的 STOVL 型。后续的研究中确定了单发单座基本型的设计思路，海军曾一度希望设计双发版本确保可靠性，最后也接受了单发的建议，普•惠的 F119 发动机被定为首选动力，通用电气的 YF120 作为后备。

图 9、波音的 X-32 与洛克希德的 X-35 具有完全不同的气动外形和设计思路

图 10、F-35 已经开始小批量交付美军使用

　　1996 年 3 月，JAST 计划正式更名为 JSF 计划，并在 5 月份成为国防部正式采办项目。同年 11 月 16 日，波音和洛克希德•马丁公司被选为 JSF 为期 51 个月概念验证阶段的发展商，各自制造两架验证机完成三个型别的概念研究，其中波音的研制方案编号 X-32，洛克希德•马丁的方案编号 X-35。项目同时要求以概念机为基础研究一套武器系统，以满足三军需求，在整个计划中最为苛刻的一条是要求新机全寿命周期成本低于现役的同类战斗机。美国军方还同意普•惠公司以 F119 为基础研发一款提高可靠性、可维护性和推力的新发动机，以平衡发动机研发成本（后定型为 F135 发动机）。按照计划，所有型别的 JSF 战斗机都可用同一条生产线制造，使用同一种针对 CV 和 STOVL 优化的发动机，拥有尽可能多的通用部件，并使用通用的支援和维护系统。

图 11、F-35 机体结构中复合材料占比达到 30%，翼盒采用单块式结构，与机身集成为一体，同时还采用了大面积整体蒙皮覆盖

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　　波音和麦道公司签署了协议合作研发 JSF，1997 年 8 月两家公司合并，另一方面，诺斯罗普•格鲁门和英国宇航公司则加入了洛克希德•马丁研制小组，两组在方案设计上存在很大的不同，如图 9。2000 年 9 月和 10 月 X-32A 和 X-35A 先后实现首飞，经过 10 个月的对比试飞，洛克希德•马丁的 X-35A 在 2001 年 10 月获得了最后胜利，赢得了工程制造与发展阶段（EMD）合同。客观地说，波音公司的下颌进气无尾大三角翼 X-32 方案（包括后期推出的有尾翼方案）在技术上很有特色，但由于在垂直降落方面出现的事故（进气口吸入前升力喷口的高温气流引发高度骤降）暴露了设计缺陷，在空中加油试验中也出现了漏油情况，加上军方对其隐身能力和机动性前景不确定性的担忧，最终导致了竞争失败。而洛克希德•马丁相对常规的 X-35 方案和轴传动升力风扇设计则相对可靠和安全很多（如图 12），没有高温后燃气吸入发动机的风险，空中加油试验十分顺利，一切表现都相当令人放心，因此决定性地获得了最后合同。

图 12、洛马的 STOVL 升力风扇方案采用轴传动常温设计，无燃气吸入风险

图 13、这架 F-35B 正在海上进行垂直着舰试验

　　F-35 三个型别在设计上针对不同任务进行优化，其中 A/CTOL 型与其他型通用性最高，达到 80%，B/STOVL 型通用性为 70%，C/CV 型由于结构加强、翼展增大和可折叠等原因通用性只有 35%。

图 14、F-35C CV 海军型翼展加大，可折叠，以减少上舰占用空间

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　　隐身设计措施方面 F-35 主要技术继承自  F-22，总体来看设计上既有创新也有折衷让步，不同之处主要在于：
　　①. 进气道采用了 DSI 加 S 形进气道设计，其中进气道侧壁由验证机的四唇缘改为带大倾斜角的三唇缘设计，以改善大迎角进气效率。DSI 设计在隐身方面的特点笔者在《善隐者，上隐于九天》一文中（以下简称《善》）有详细分析，主要具有正面和侧前方位入射波直射范围小收集量少，以及结构较轻等优点。但受机身长度制约，F-35 的 S 形进气道偏短和陡，在进气道内多次反射吸收的效果方面会略差，前掠唇口也会在前向的行波反射贡献上稍有不利（由于唇口斜切，行波反射会沿唇口边缘法线方向散射出去，基本不会回到原入射方向）；
　　②. 梯形主翼的后掠角只有 35° 左右，由于侧前方 ±35° 方位仍然属于战术上威胁较大的方位，从这两个方位附近入射的雷达波会在翼前缘形成较强的直接镜面反射。此外，机翼前缘对正前向入射波的镜面反射偏移角也偏小，可能导致部分反射旁瓣回到原入射方向。按照通常的隐身设计原则，机翼前缘后掠角越大对主要威胁角散射偏移越有利，一般建议超过 40° 以上，以提高对威胁最大的正前-侧前方隐身效果；
　　③. 尾喷口设计上，F-35的 CV 和 CTOL 型并未采用类似 F-22 的二元矢量偏转喷口，估计主要是出于与 STOVL 型保持尾部框架结构通用的原因考虑。为提高后部隐身性能，F-135 发动机的尾喷口采取了有纵向尖拱倾斜面和锯齿化叶尖等措施，在降低雷达散射的同时，对尾流与冷空气掺混也有一定效果，有利于较快降低尾流的红外辐射强度；
　　④. F-35 机身偏短粗，在前机身座舱段（含座舱盖）、中机身侧下部等迎面角偏大，凸截面较多，在控制散射偏转方向效果上较 F-22 要略差一些，带升力风扇的 STOVL 型外形影响更大；
　　⑤. F-35 在复合材料应用比例上比 F-22 更高，达到整机结构的 30% 左右，包括全复合材料一体成形机翼和垂尾等，对降低直接散射和表面行波反射等有利。舰载 CV 型的外形略大，翼展增加了 23%，机翼可折叠（图14），带有保形外壳的可弹出着舰尾勾，基于舰载考虑结构作了不少加强，复合材料应用比例略低于其它两型，结构通用性有明显下降；
　　⑥. 机表主要开口缝隙采用了特制的柔性导电材料填充抹平，同时主要活动机构如翼面转轴接缝部位也采用了柔性导电蒙皮连接，以达到表面导电连续性和遮挡缝隙入口的目的；
　　⑦. 相对 F-22 的“宝石柱”航电系统架构而言，F-35 的“宝石台”架构综合水平进一步提高，航电雷达和各类天线孔径的共用度也提升到了一个全新的水平，按任务需求书要求 F-35 上应至少有 37 种不同类型的天线孔径，最后经过综合和共用大幅削减到了 9 个，从而显著降低了自身辐射暴露和天线被动暴露的概率。
　　综合来看，F-35 受限于相对小尺寸下兼顾多军种任务对结构、机体内容积和外形设计等的制约，其侧面和后部外形上的隐身效果有限，结合吸波材料等手段也只能在前向 RCS 特性上较接近 F-22，侧面和后向 RCS 特性较 F-22 差，不过综合起来仍然满足低可探测性要求。F-35 三种型别 RCS 特性略有不同，常规起降的 CTOL 型外形隐身效果最好，CV 型和 STOVL 型次之。

图 15、F-35 设计配备  HMDS 先进头盔显示系统、座舱整体式综合显示系统集成度很高

图 16、F-35 机头下方的综合光电瞄准系统（EOTS）外罩按隐身需要修形，内部传感器不一定安装，而是根据型号和任务需要配置，但外罩始终保留

　　鉴于任务定位和研制时期的不同，在对地攻击能力、先进传感器和态势感知能力等方面，F-35 具有 F-22 不可比拟的优势，如图 15、16 所示。但也正因为这方面的原因以及多军种任务通用的要求，F-35的研制和生产成本始终居高不下，走货价格在不断向上攀升。最新数据显示 F-35 的 B、C 型 2012 财年采购单价已超过 2 亿美元（含配套武器），虽然其机体预期使用寿命较长，但全寿命周期成本仍然显著高于美军其他三代或三代改战机，这与其研制初衷“经济可承受”的要求显然已经严重背离（根据 2000 年确定的联合需求文件计划采购单价最高不超过 3,800 万美元），同时也会明显影响其最终采购数量。目前 F-35 已小批量交付美军试装，其中给英国皇家空军使用的国际版 F-35B STOVL 型首架也已交付。

图 17、首架交付英国皇家空军的国际版 F-35B 型隐身战斗机

　　由于其特殊的定位和研制历程，F-35 自诞生之日起就是一款极富争议的焦点战机，除成本和价格问题外，各盟国和客户对其隐身性能、机动性、武器载荷等方面存在各种质疑。例如澳大利亚对 F-35 的隐身性能、机动性能否有效对抗周边 Su-35 等表示担忧，同时也认为其航程不足，难以满足远程攻击任务要求。还有部分国家则对 F-35 内置武器数量较少，尤其空战模式下只能配备两枚中程对空导弹表示不满。此外，有人猜测很可能在美军使用的机型和英国等其他国家使用的机型上对隐身技术会有所保留，可能存在些微差别（例如隐身材料、涂料等细节差异）。出口型 F-35 的隐身性能实际情况如何尚无法证实，但事实上此前美国政府在许可出口  F-15SE“沉默鹰”时已经有过先例，根据波音 F-15 项目经理琼斯的说法——“这不是你能够达到怎样的隐身水平的问题，而是允许达到怎样的隐身水平的问题，美国政府控制着这个事情。” 他说：“我们可以根据不同国家来设计不同的隐身水平，我们需要决定在飞机的各个部位做些什么以达到特定的 RCS 水平，采用什么样的技术组合取决于我们要求的 RCS 水平和在什么部位做。”
　　根据洛克希德试飞员的描述，F-35 在内置 2 中+2 近空-空导弹执行空战任务时整机推比接近 1，其飞控系统允许飞行员在 50 度攻角以内进行机动，且加速性方面优于 F-16。从目前仍在进行的任务机动包线试飞中，F-35 表现出来的飞行品质和机动能力与  F/A-18 很相似，对其高机动能力的疑问也许在全部包线测试完成后会得到一个较为令人满意但又不会太意外的答案。此外，海军的 F-35C CV 型目前在着舰试验方面碰到了较为严重的结构设计问题，最终解决时间尚不确定。在己方掌握制空权并压制摧毁对方主要防空体系效能的情况下，F-35 可以采取武器外挂的方式遂行攻击任务扩大战果，此时对隐身性能的要求已不那么重要和苛刻。不过在这类任务场景下，特别对武器载荷能力和航程等方面而言，F-35 的潜力显然还无法与经过隐身改造后的 F-15SE“沉默鹰”相比，但二者在成本上却存在着明显差距，这也是一直以来存在的另一个有争议的话题。

图 18、F-35 采用外挂武器方案时隐身性能下降，且武器载荷能力不如 F-15SE“沉默鹰”

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二、 那些年，我们一起追过的猛禽
　　F-22“猛禽”在以 4S 为特征的综合能力指标方面达到了很高的标准，从技术追赶的角度来说这也是横亘在所有挑战者面前的一堵高墙。有全球最先进的大推力发动机技术、最深厚的隐身技术和设计功底、最高级的航电综合技术为基础保证，F-22 在飞控气动，比如放宽静稳定度程度、减小翼载、二元矢量推力（隐身效果与推力损失）、以及结构设计方面所获得的弹性空间及裕度，在全向隐身性能方面所能达到的高度，对俄罗斯、中国等其他国家而言短期内是根本难以比肩的。唯一现实的做法，是在本国力所能及的领域，如气动布局、高机动性和超巡等某一个或某几个方面实现赶超，再借助战术和体系的调整支援来一定程度上弥补其它的短板，才有可能在综合战力上尽量扯平。一直有人说美国在 F-22 的隐身性能上花费了太多力气，影响了超机动性和态势感知体系作战的战术能力，是一种不平衡的设计产物，但必须清醒地认识到，即便是那些所谓相对不足的能力，对其他国家而言也存在着绝对的水准优势，以至于俄、中两国不得不损失了部分全向隐身性能的情况下，使尽浑身解数从气动布局、载荷空间及电子对抗手段等方面寻求弥补和小幅赶超，以图缩小与 F-22 的综合实力差距。
俄罗斯——“我失骄杨君失柳，杨柳轻飏直上重霄九”
　　俄罗斯在四代机（俄版五代机）论证起步方面其实并不比美国滞后多少，早在美国所谓“F-19”（即  F-117 的流言版，还记得 80 年代那个著名的 F-19 隐身飞机玩具模型事件吗？）和 ATF 计划泄露后不久的 80 年代中后期，俄罗斯就已经正式启动了对应的方案研究。目前俄罗斯在新一代战机研制方面的落后局面，更主要应归咎于自 20 世纪 80 年代以来其国家和政体经历的一系列演变和动荡造成的影响，特别是国家经济实力的严重衰退，新战机研制的经费得不到充足的保障，人才大量流失，相关的基础技术研究也缺乏投入进展缓慢。尽管如此，俄罗斯在此过程中还是推出了一系列的新一代战斗机背景研制方案，如米格系列的 1.42、1.44 方案和苏霍伊 S-37“金雕”（早期叫 S-32）等，其中后两者在上世纪 90 年代后期还制造出了验证机进行试飞测试。此外，在对应美国 JSF 计划的轻型战斗机方案方面，俄罗斯方面也有对应的  LFI/LFS 计划，包括米格 I-2000 和苏霍伊的 S-55，这些方案虽然无一能成功走到最后，但仍体现出了一些独特的设计思想和能力。

图 19、1986 年 7 月，美国泰斯特模型公司的“F-19”模型引发了全球对隐身战机的关注

　　早期 MiG 1.42 是类似 F-22 的常规布局方案，进气口前上方有较大边条，受 F-19 模型影响的双垂尾内倾设计等，后来几经变迁演进到了 MiG 1.44 的鸭式布局方案，如图 20、21。MiG 1.44 在隐身设计上并没有走 F-22 的路子，机体外观显得比较钝圆，一度让很多人猜测其隐身是否将依赖等离子体隐身等技术。事实上等离子体隐身技术由于在激励能耗、体积重量和覆盖稳定性等方面存在较多局限性，虽然前景美妙，但即便到目前为止仍未真正达到可以作为主要隐身手段上机实用的地步。另一方面，苏霍伊最初在新一代战机研制上提出的是鸭式布局和三翼面两种方案，后来为获得更好的大迎角可控性、高升阻比和结构布局上的优势，西蒙诺夫大胆在两个方案中均应用了十分前卫的前掠翼设计，并最终研制出了曾经轰动一时的 S-37“金雕”，如图 22。得益于三翼面（尾撑延展可动边条面积较大，参与配平，形成小平尾）加前掠翼的气动布局，S-37 在尚未安装推力矢量装置的情况下即可获得大迎角过失速机动、超巡、小半径甚至 0 半径翻转等超常规机动能力。在隐身设计上，S-37 采用的倾斜曲面、遮挡、S 进气道（图 23）、尾流红外抑制和吸波材料应用等方面综合水准较之 MiG 1.44 更进一步，虽然还远未达到 F-22 的隐身性能标准，但已显示出了较大的发展潜力。
　　令人遗憾的是，在经济衰退的影响下，俄罗斯的战斗机研究经历了极为动荡的 20 年，米高扬的 MiG 1.44 和苏霍伊的 S-37 项目相继折翼，最终都未能完成从验证到生产装备的转换，直到后来借助拉拢印度投资参与 PAK-FA 未来前线战斗机计划，俄罗斯的新一代战机研制才重新有了起色，这也正应了那句“我失骄杨君失柳，杨柳轻飏直上重霄九”。尽管结局令人扼腕，但俄罗斯通过 MiG 1.44 和 S-37 的研制，还是对新一代战机气动布局、动力系统、复合材料技术、高机动性、超巡、飞控以及综合隐身技术进行了卓有成效的研究和验证尝试，为后续的  T-50 奠定了良好的技术基础。

图 20、米格 1.44 早早夭折，这张照片的后机身难免令人想起了 J-20

图 21、米格 1.44 四面图

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图 22、S-37 的前卫气动外形和超机动性曾经令世人侧目

图 23、S-37 的隐身设计有所进步，图中可见进气道明显弯曲呈 S 形

　　在 2007 年与印度签署协议合作研制 PAK-FA T-50 之前，苏霍伊一直在坚持缓慢发展第五代战机计划，而在获得印度的资金投入后该项目进展明显加快，2010 年 1 月 T-50 实现首飞。T-50 在总体气动布局和结构设计上沿袭了一些  Su-27 的思路，比如翼身融合、分离较宽的进气道和发动机吊舱等，面积较大的前机动边条起到了类似鸭式前翼的作用，在大迎角机动中具有三翼面操控的一些特性，较宽大和向两侧延展较好的横向气动布局设计，结合升力体和矢量推力技术，可获得优秀的大迎角操控能力和高升阻比，在超机动性方面具有相当可观的发挥空间，如图 24。而在其超音速性能方面，虽然可能存在双发间距大、迎头浸润面积较大，阻力偏高的问题，但其相对较大的主翼后掠角和超薄翼型等降低了阻力，主翼与尾翼耦合也较好，加上动力系统具备较大的超音速段推力，超巡能力和极速方面应无太大困难。

图 24、“我失骄杨君失柳，杨柳轻飏直上重霄九”，历经挫折的俄罗斯战机研制能力能否借着 T-50 的春风东山再起

　　T-50 的隐身性能分析笔者在《善》文中有较详细的说明，主要是在机体下部、进气道和尾段设计存在缺陷，同时笔者也认为其在前上方向具备低可探测性（假定座舱盖和光电头外形问题解决），下方和侧后向则有必要作出改进，较之早期的 MiG 1.44 和 S-37，T-50 的隐身设计水平已经有了大幅提升。从近期 52 号机的照片（图 25）可以看到一些积极改变，如部分造成散射 RCS 加大的转动面接缝等已采用柔性蒙皮连接覆盖，雷达罩与机身结合的边缘则采用锯齿状吸波贴片遮挡，显示俄罗斯已经注意到这些缺陷并开始着手逐步改进。虽然从细节上看其隐身控制水平和工艺仍低于 F-22 和 J-20，不过未来有望获得进一步的优化完善。

图 25、T-50 的 2 号试验机细节处透露出了对隐身性能进行逐步优化的信号

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中国——“谁无暴风劲雨时，守得云开见月明”
　　我国对隐身技术开始关注始于 80 年代初期，这段时间也正是关于美国在研发雷达看不见的飞机的消息开始逐步公开的时候，最早在“六五”末期时南航等少数单位就已开始对隐身技术进行初步探索。1985 年底，国防科工委正式将隐身技术列为高技术预研课题，作为“七五”期间跨部门重点预研项目之一，并成立了国防科工委隐身专业组，初步规划了研究计划指南。经科技局研究指定 601 所作为预研项目的总承包单位，牵头组织各大院校和专业所、主机所展开分项研究。1987 年底成立的航空工业部隐身技术研究课题组也是由 601 所总承包，李天担任课题技术负责人，参与单位有 620、621、611 所和北航、南航、西工大，研究内容包括外形、进气道、材料、计算方法等。“七五”期间隐身研究最大的贡献是在隐身技术认识、理论分析和实验测试方法、RCS 计算方法和软件等方面初步建立了较为全面的研究体系和基础，这其中也包括了对二元喷管红外抑制试验研究、座舱风挡镀膜技术验证、吸波结构材料研制等关键性的探索研究工作。
　　“八五”、“九五”期间继续深化隐身理论、方法体系和技术研究，重点是建立了包括总体/气动/隐身综合外形设计、隐身外形与结构设计、飞/推综合、飞/火综合等关键性的设计方法和技术体系，并对推力矢量（重点是轴对称推力矢量技术）进行了深入研究，此外，在隐身措施实用化、RCS测试手段等方面作了大量有益的尝试。“八五”末期，在对隐身技术演示验证机的选择问题上，主要院所间出现了明显的分歧，最后结果是分别以歼 7（611 牵头）、歼8II（601 自筹）两种现役战机为对象，重点进行三大强散射源：进气道、座舱、雷达舱的隐身改进。“九五”期间两组人马分别实施了大规模的外场实机 RCS 测试（图 26），其中  歼8II 的测试过程邀请了俄方专家现场观摩指导。值得一提的是，在初期 RCS 测试的手段、工具都很不完善，很多设备器具都是研究人员们手推肩扛一点一点手工赶制出来的，条件十分艰苦，但也为后来的研究工作打下了坚实的基础，其奋斗精神令人敬佩。

图 26、J-7 和 J-8II 外场 RCS 测试的两张珍贵照片，几块白色泡沫塑料人工垒砌的简陋测试支架和转台，还有测试人员脸上的笑容，记载着那段艰苦岁月的辛酸和坚定

　　同样是在这段较为特殊的历史时期，中俄间关于下一代战机背景机研究的交流合作可谓是影响深远，其中米格的 I.44、苏霍伊的 S-37 和三翼面方案在后来 601、611 的几型五代机方案中或多或少都残留了一些影响。所不同的是 611 后来经过  J-10 研制历程中的研究和积累，在鸭式气动布局和数字飞控技术掌握方面已经独树一帜，对 DSI（Bump）进气道的研究和应用也比较及时。而 601 虽然一直对俄系设计思想推崇备至和秉持甚笃，但也对美制 F-22 等隐身战机进行了大量分析研究和模型试验，在气动/隐身综合总体设计、隐身进气道设计（研究了 Caret 和 Bump 两种进气道形式）等方面研究积累较深，视野并不局限于俄系设计。两大主机所在经过“九五”、“十五”期间对背景机方案的广泛预研之后，最终都拿出了具备一定特色和创新的自主方案参与我国五代机方案竞争。
　　在“十一五”阶段，我国采用全程竞标方式确定了五代隐身战斗机的最终方案。601 和 611 所在竞标前对各自提出的几种方案进行了大量风洞试验和预研，针对型号方案的 4S 能力有详尽的分析报告。根据有关资料和目前流传的一些信息，601 的主推方案发展自“十五”期间研究的“98-03”方案，采用了三翼面和三维矢量推力设计，在大迎角性能、机动性、敏捷性方面最优，并可在 65° 以上仰角情况下保持航向稳定和机动可控，但缺点是隐身性能在所有方案中最差，升力特性也较差。611 的主推方案是一种结合升力体机身、带全动 V 型垂尾和三维矢量推力的中距耦合鸭式布局战斗机，该机在所有方案中隐身性能最优，大迎角机动性和升力特性排第二，机动性第三。关于这次竞标，有传言是 601 不能保证原型机出厂时间（预计 2015 年），而 611 承诺的是 2010 年首飞，这个与  J-20 在 2010 年末高滑试验曝光，次年 1 月初首飞的时间看起来相差不大（注：这里也不确定被军迷拍摄到的是否首飞）。竞争的结果众所周知，胜出的是 611 的鸭式升力体布局方案。当年的这个方案与今天我们所见的 J-20 在外形上还存在一些较明显的区别，主要改变是从机腹进气改为两侧进气方式，并采用 DSI 进气道，主翼前增加了较大的边条改善各种迎角条件下的升力特性，鸭翼和全动垂尾从原菱形翼形改为后掠翼形。至此，我国几乎在刚刚啃下三代战机研制这块硬骨头的同时，转眼间又拿下了五代先进隐身战机的制高点，正所谓“谁无暴风劲雨时，守得云开见月明”，当 J-20 如蛟龙腾飞在天之时，就是对这 20 多年来经历的一切艰辛和付出的努力的最好回报。

图 27、J-20 在隐身和气动结合设计方面也达到了很高水平，这张盘旋过程的照片鸭翼下偏角明显，说明处于较大攻角状态

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　　J-20 采用偏远距耦合鸭翼加较大边条和中等后掠角菱形主翼，融合升力体机身设计的气动布局，具有大的迎角可控性（满足 60° 迎角可控）和很高的升力系数，布局也有利于超音速飞行和机动，结合未来的矢量推力系统可以确保其超机动性和超巡等能力的要求，同时较大的机腹内置弹仓也给遂行多用途任务能力和防区外打击能力提供了更大的拓展空间（图 27）。J-20 的隐身特性参见笔者在《善》文中的详细分析，就外形隐身效果而言，前向和侧向上 RCS 应该与 F-22 接近，满足低可探测性要求，后向较差，有必要作进一步优化完善。

图 28、J20 的 01、02 号机外观上只有细微差别，备受关注的后机身和发动机暂无改动

　　对于这次意义重大的竞标，以今天的观点来看，如果 601 的方案能够保证在 2011 年上半年左右出厂的话，事态也许有机会发展成类似美国 YF-22、YF-23 那样两种机型对比飞行试验决定竞标结果的局面。我国在结构、材料、航电和动力等各方面设计制造能力与美国存在明显差距，如果采用与 F-22 相近的设计显然在性能水平上很难实现超越，而从气动布局等方面进行突破则有可能获取超常的收益，这一点俄罗斯也类似，从苏霍伊的前掠翼、三翼面设计方案就可以深刻体会得到。此外，还有一个值得关注的情况，美、俄等国的新一代战机方案气动布局和结构设计均在很大程度上沿袭了前一代制空战机  F-15、Su-27 的路子，这样做的优点是可以降低整体方案的技术风险，缩短研制周期，同时也能够充分挖掘同一类型方案的潜力。反观这次的方案竞争，611 的鸭式方案得益于已经吃得很透的 J-10 的气动布局，以及日渐完善的先进飞控系统设计，在鸭式布局基础上增加较大边条以获取更高的升力系数和大迎角控制能力，是有基础有继承的突破，技术风险较小，研制周期可控性强；而 601 在三翼面的气动特性和控制上并无太多实际经验，很大程度上降低了方案的前景预期和时效把握。如果我们站在国家和军队的需求角度来看，在深切感受到美国近 30 年来历次现代化战争所反映的实力差距与隐身战机的威胁，并经受过 96 年事件等多次近海摩擦吃亏的刺激，又要面对美国不断增加亚太区军力部署（包括 F-22 进驻等）与日俱增的外部压力的严峻形势下，4~5 年的时间差距和对技术风险的把握，在决策影响上完全可以说是压倒性的。

图 29、近期 601 所设计的另一款新型隐身战机曝光，证明隐身技术壁垒已彻底被我国攻克

　　纵观俄、中两国在新一代战斗机设计方案上的演变和思路，均体现出在动力、隐身和航电等偏弱的情况下，集中力量从气动布局入手，提高超机动性、大迎角和超巡等方面的性能，这样在各自防空体系的支援和有针对性的战术选择下，完全有机会与 F-22 进行对抗和遏制，在综合体系上获取较为均衡的机会。相对而言，有经济实力的保障，在航电水平进步较快的情况下，如发动机问题顺利解决，J-20 的综合性能将与 F-22 最为接近甚至局部反超。J-20 和 T-50 的追赶也令美国人深感忌惮，为保持未来军事优势，近来已加快了对 F-22 的升级，并加强了对下一代战机以及隐身无人机的研究。
小国也疯狂——我们一起追
　　在主要大国的身后，作为美、俄传统的盟友和附庸，欧洲、日本、韩国、瑞典、印度等都在开展隐身战机的研制工作，有美、俄一定程度上的技术支持，这些战机方案隐身性能方面或不至于太差。但由于自身在综合技术体系的完备性、研究基础和设计制造能力水平上的全面差距，这些战机即使研制出来，各方面的性能也显然是无法超越其师的，甚至很可能被中途遏制自有技术能力，最终发展成不得不放弃并转为购买美、俄外贸战机的局面。因此对于这些国家，除了有可能在材料、机载设备等方面实现局部创新突破外，其余方面并不值得重点关注，能够压制 F-35，自然也能压制各种猛禽斯基和山寨闪电。另一方面，这些国家的方案多数还停留在纸面或预研阶段，少数进入了原型机/验证机制造阶段，由于动力系统的限制多数是中、轻型战斗机方案，隐身设计方面基本上是抄袭和借鉴前文所述的几种机型，因此本文不再详细进行分析，仅附图略作一览。

图 30、日本、韩国、瑞典的隐身战机设计方案，由于体积较小，基本都采取外挂武器或保形吊舱的方式

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三、 乱花——种类繁多的隐身无人战机
　　隐身技术发展成熟后，在无人机（UAV）等领域得到了迅速应用，由于无人机具有更隐蔽、低风险、被击毁时损失较小等优点，通常被用在高危险区域执行纵深侦察、情报收集和对地面机动目标精确打击等任务，同时也可以低成本的优势替代执行大量的日常侦察任务，而有人隐身攻击战机如  B-2 和 F-35 等则主要用于在战役中压制和摧毁高价值目标。在隐身无人机的研制方面，仍然是美国领先全球，无论在 UAV 研制经验、种类、性能和数量方面都位居首位，其他欧美亚国家与之相比可谓相形见绌，但也不乏闪光之作。我国在这个领域目前已全面发力，渐入佳境，近来也取得了十分令人鼓舞的成绩。
　　由于无人机一般不强调高机动性而偏重航程和有效载荷，因此在进行隐身和气动设计时很自然地会选择具有较高升阻比的气动外形，如后掠角偏小的飞翼外形或较长的平直翼形，结构和蒙皮上可以采用大比例或全复合材料设计（结合吸波结构材料），当采用涡扇发动机为推力系统时同样要对进气道进行口面斜切、S 形弯道屏蔽或加吸波导流片屏蔽等措施，在尺寸和推力足够的情况下，尾喷口通道还可以考虑 S 形偏转或采用扁平格栅式喷口，这一点在美国的几款新型 UAV 上已普遍应用。由于前述的种种便利，无人机隐身设计往往较之有人驾驶战机更容易和更彻底，RCS 经过精心设计后可以达到极低可探测性的要求。
　　如果追溯对无人机采取降低 RCS 措施的历史的话，其实最早在上世纪 50 年代的时候美国人就开始在其火蜂无人机上试验了，当时主要采取表面贴吸波片和对进气口加金属屏蔽网等方式，曾经被用于执行对中国大陆沿海地区的夜间侦察任务，但由于效果有限，有过多次被地面雷达发现和击落的记录。在上世纪 90 年代隐身技术发展成熟后，美国先后研制了一系列性能优越的隐身无人机，在历次战争和地区冲突中发挥了巨大作用，成为他国纷纷效仿的标杆。
RQ-4“全球鹰”
　　全球鹰是美国 90 年代中后期发展的一款隐身无人机，其研制目的主要是取代 U-2 对敌对国家进行高空侦察、情报收集等任务，机上安装了侧视雷达（合成孔径模式 SAR）/光电/红外等探测装置和电子监听设备。

图 31、美国先进的材料和发动机技术是“全球鹰”长航时的保证

　　RQ-4A 原型机在 1998 年 2 月首飞，并在正式装备前就被美国空军派到了阿富汗战场进行实战检验，随后 9 架试生产型 RQ-4A 又被用于伊拉克战场，在这两场战争中发挥了重要作用。RQ-4A 具备较低的 RCS，最大航程达到 24,985 公里，最高升限接近 2 万米，可以连续不断飞行 36 小时，是名副其实的全球鹰。RQ-4 发展了多种型号，包括基本型的 RQ-4A，海军增加载荷航程降低的 RQ-4B 型，德国的 RQ-4E“欧洲鹰”，以及用作战场通信指挥节点的 EQ-4B 型等。

图 32、“欧洲鹰”在 RQ-4B 基础上安装了欧洲航空防务及航天公司的情报侦察系统

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RQ-1/MQ-1“食腐者”
　　食腐者是美国上世纪 90 年代中期发展的另一款著名的轻型隐身无人机，翼展 14.8 米，标准起飞重量仅 1.02 吨，其任务是战场支援和前线观察。MQ-1（M 表示具有武器携带能力）正常情况下可携带两枚 AGM-114 海尔法导弹，利用机载的电视/红外探测装置搜索，通过卫星数据链将信号传递给后方的地面控制站，由操作人员远程操纵选择目标和攻击，是一种人在环路的作战模式。

图 33、“食腐者”是一款低成本高效能的经典无人机

　　RQ-1/MQ-1 采用全碳纤维机身和螺旋桨推进，具有低 RCS 和低噪声的特点，其每小时 130~165 公里的巡航速度并不快，但在掌握了制空权的情况下对地面小机动目标具有巨大威胁，其地面控制站通过远程视频信息和类似游戏杆的操纵装置，可以轻松操控 RQ-1/MQ-1 完成远在 600~700 公里外的搜索攻击任务，十分简单方便。RQ-1/MQ-1 自 1995 年装备以来几乎被美国用在了每一场战争、地区冲突和反恐袭击任务中，包括阿富汗、巴基斯坦、波斯尼亚、塞尔维亚、伊拉克、利比亚和索马里等。

图 34、地面控制站的操作人员通过远程视频等信息遥控无人机行动

MQ-9“捕食者”
　　捕食者是美国 2000 年前后研制的一款专用于执行地面目标寻-歼任务的远程长航时隐身无人战机，在设计和作用上是更像是一款尺寸放大和攻击力增强版的 MQ-1，其作战模式和地面控制站与 MQ-1 也一样，正式装备服役是在 2007 年。

图 35、“捕食者”就是更大号的“食腐鸟”

　　MQ-9 机长 11 米，翼展 20 米，巡航速度每小时 580 公里，可满负荷飞行 14 小时，最大起飞重量达到了 4.76 吨，最多可携带 1.4 吨外挂武器和内置 360 公斤（单挂架）武器，包括 GBU-12 激光制导炸弹、AGM-114 海尔法导弹、GBU-38 JDAM 和 AIM-9 响尾蛇导弹等，是一款战斗力十分强大的无人战斗机，被用在伊拉克和阿富汗等地区执行战区猎杀任务。2008 年美国还以 MQ-9 组建了首个无人战斗机联队，替换国民警卫队驻纽约第 174 大队的部分 F-16 战斗机。